UA82689C2 - Method for connection of steel head with polymer-composite body of pump rod - Google Patents
Method for connection of steel head with polymer-composite body of pump rod Download PDFInfo
- Publication number
- UA82689C2 UA82689C2 UAA200510089A UAA200510089A UA82689C2 UA 82689 C2 UA82689 C2 UA 82689C2 UA A200510089 A UAA200510089 A UA A200510089A UA A200510089 A UAA200510089 A UA A200510089A UA 82689 C2 UA82689 C2 UA 82689C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- polymer
- rod
- head
- composite
- steel head
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 241000277275 Oncorhynchus mykiss Species 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 5
- 229920006335 epoxy glue Polymers 0.000 claims description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 abstract 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Винахід стосується нафтогазовидобувної галузі, а саме з'єднання склопластикового стержня зі сталевими головками насосних штанг, які застосовуються у штангових насосних установках при видобутку нафти зі свердловин.The invention relates to the oil and gas industry, namely the connection of a fiberglass rod with steel pump rod heads, which are used in rod pump installations for oil extraction from wells.
У вітчизняній промисловості для виготовлення насосних штанг, як правило, використовують сталь. Досвід іноземних фірм, які останні роки застосовують склопластикові насосні штанги, свідчить про ряд переваг таких штанг над сталевими: збільшення корозійної стійкості зниження ваги колони насосних штанг, підвищення продуктивності, зменшення максимального навантаження на полірований шток, зменшення мінімального навантаження, зменшення крутного моменту та споживання електроенергії (Матвейчук А.Т., Михайлов И.В. Опьт применения стеклопластиковьїх насосньїх штанг за рубежом // Обзор информ. Сер. Нефтепромьсловое дело. -In domestic industry, as a rule, steel is used for the manufacture of pump rods. The experience of foreign companies that have used fiberglass pump rods in recent years shows a number of advantages of such rods over steel ones: increased corrosion resistance, reduced weight of the pump rod column, increased productivity, reduced maximum load on the polished rod, reduced minimum load, reduced torque and electricity consumption (Matveichuk A.T., Mykhaylov I.V. Reuse of fiberglass pump rods abroad // Obzor inform. Ser. Neftepromslovoe delo. -
М..!ВНИЙОЗНГ, 1985. - 18с.). Одним із недоліків склопластикових насосних штанг є ненадійне з'єднання композиційного стержня зі сталевими головками.M..!VNYOZNG, 1985. - 18p.). One of the disadvantages of fiberglass pump rods is the unreliable connection of the composite rod with steel heads.
Відома конструкція головки насосної штанги, яка має циліндричну частину з отвором у напрямку до середини головки з одної сторони та зовнішню різьбу з іншої сторони |Патент США Ме4430018 кл. Е16811/00 07.02.84 р.|.A pump rod head design is known, which has a cylindrical part with a hole towards the middle of the head on one side and an external thread on the other side |US Patent Me4430018 cl. E16811/00 07.02.84 |
Отвір циліндричної частини складається з кільцевих виступів, які сформовані конічними канавками між ними. З іншого кінця головка також має отвір уздовж осі, який з'єднаний з отвором циліндричної частини. В середині цього отвору розміщують шток клапана, головка, якого знаходиться на дні порожнини циліндричної частини.The opening of the cylindrical part consists of ring protrusions, which are formed by conical grooves between them. At the other end, the head also has a hole along the axis, which is connected to the hole of the cylindrical part. In the middle of this hole, the valve stem is placed, the head of which is located at the bottom of the cavity of the cylindrical part.
Циліндрична частина призначена для закріплення в ній за допомогою епоксидної смоли полімерно- композиційного штока насосної штанги. На зовнішній частині отвору для клапана є внутрішня різьба, в якій закручений гвинт для з'єднання з кінцем штока клапана для передачі подовжнього зусилля через клапан на кінець пластикової штанги.The cylindrical part is intended for fixing in it with the help of epoxy resin the polymer-composite rod of the pump rod. The outside of the valve hole has an internal thread in which a screw is threaded to connect to the end of the valve stem to transmit the longitudinal force through the valve to the end of the plastic rod.
Для запропонованого способу з'єднання полімерно-композиційної насосної штанги зі сталевою головкою найбільш близька є конструкція (Патент США Мо4433933 кл. Е168011/00 28.02.84 р.|, яка складається зі сталевої головки на кінці пластикового штока. Головка працює під дією поздовжніх розтягуючих зусиль і складається з циліндричного тіла, що облицьовує шток, і кінця з різьбою для з'єднання з муфтою. Тіло головки має отвір з спіральними клиноподібними канавками, поверхня яких має радіальний нахил під кутом у напрямку поздовжньої осі тіла головки. Внутрішня кромка канавок відповідає зовнішній поверхні пластикового штока. Канавки заповнюються клейовою речовиною, яка забезпечує нерухоме зчеплення зі штангою, і рухоме з'єднання з канавками.For the proposed method of connecting a polymer-composite pump rod with a steel head, the closest design is (US Patent Мо4433933 кл. Е168011/00 02/28/84|), which consists of a steel head at the end of a plastic rod. The head works under the action of longitudinal tensile forces forces and consists of a cylindrical body lining the rod and a threaded end for connection with the coupling. The body of the head has a hole with spiral wedge-shaped grooves, the surface of which has a radial inclination at an angle in the direction of the longitudinal axis of the body of the head. The inner edge of the grooves corresponds to the outer the surface of the plastic rod.The grooves are filled with an adhesive substance that provides a fixed connection with the rod and a movable connection with the grooves.
Недоліком вищеописаних конструкцій є невелика міцність клейового з'єднання. У склеюванні приймає участь тільки незначна кількість волокон, які знаходяться на поверхні тіла штанги. Досвід експлуатації та експериментальні дослідження в лабораторних умовах показали що при руйнуванні такого з'єднання розриваються зовнішні волокна штанги в той час як внутрішні волокна залишаються неушкодженими, що обумовлено специфічною структурою полімерно-композиційного матеріалу, що складається із з'єднувальної (епоксидна смола) і армуючої (однонаправлені полімерні волокна) фази.The disadvantage of the above-described structures is the low strength of the adhesive connection. Only a small amount of fibers, which are on the surface of the body of the rod, participates in gluing. Operating experience and experimental studies in laboratory conditions have shown that when such a connection is destroyed, the outer fibers of the rod break, while the inner fibers remain intact, which is due to the specific structure of the polymer composite material, which consists of a connecting (epoxy resin) and reinforcing (unidirectional polymer fibers) phases.
Під час експлуатації полімерно-композиційних насосних штанг, сталеві головки руйнуються під дією корозії, пошкоджуються при терті об стінки насосно-компресорних труб, виходить із ладу різьбове з'єднання. В той час як пластикові штоки залишаються неушкодженими. Виникає необхідність заміни сталевих головок на нові.During the operation of polymer-composite pump rods, steel heads are destroyed by corrosion, damaged by friction against the walls of pump-compressor pipes, and the threaded connection fails. While the plastic rods remain intact. There is a need to replace the steel heads with new ones.
Завдання, яке стояло при створенні даного винаходу, це вдосконалити спосіб з'єднання, в якому шляхом залучення внутрішніх волокон полімерно-композиційного тіла насосної штанги перерозподілити дію розтягуючих навантажень із зовнішніх волокон на середні і внутрішні волокна. Крім того, ввести додатковий елемент, який буде витримувати основне навантаження від дії подовжніх розтягуючих зусиль, що зменшить руйнуючу дію цих зусиль на клеєве з'єднання і підвищить надійність та міцність з'єднання полімерно-композиційного тіла штанги зі сталевою головкою. Також необхідно забезпечити можливість заміни спрацьованих сталевих головок.The task that stood when creating this invention was to improve the method of connection, in which by involving the internal fibers of the polymer-composite body of the pump rod to redistribute the effect of tensile loads from the outer fibers to the middle and inner fibers. In addition, introduce an additional element that will withstand the main load from the action of longitudinal tensile forces, which will reduce the destructive effect of these forces on the adhesive joint and increase the reliability and strength of the connection of the polymer-composite body of the rod with the steel head. It is also necessary to ensure the possibility of replacing the fired steel heads.
Поставлена задача вирішується тим, що у способі з'єднання сталевої головки з полімерно-композиційним тілом насосної штанги, що включає заповнення простору між контактуючими поверхнями клейовою речовиною для забезпечення нерухомого зчеплення згідно з винаходом кінець тіла полімерно-композиційної штанги і отвір сталевої головки виконують ступінчастими. На останній ступені з найменшим діаметром гнізда сталевої головки використовують виточку. В отвір поміщають сталеву вставку з конусним торцем із кутом конусності 100...1207 для розпирання розпушеного на довжину виточки і просоченого епоксидним клеєм кінця полімерно-композиційного тіла штанги, який запресовують в головку і обтискають в декількох місцях разом з металевою головкою триступеневим штампом для заклинювання і запобігання роз'єднанню пластикового штоку під дією подовжніх розтягуючих навантажень.The problem is solved by the fact that in the method of connecting the steel head to the polymer-composite body of the pump rod, which includes filling the space between the contacting surfaces with an adhesive substance to ensure fixed adhesion according to the invention, the end of the body of the polymer-composite rod and the opening of the steel head are made stepped. On the last stage with the smallest diameter of the socket of the steel head, a recess is used. A steel insert with a conical end with a taper angle of 100...1207 is placed in the hole to expand the end of the polymer-composite body of the rod, which has been expanded to its length and impregnated with epoxy glue, which is pressed into the head and crimped in several places together with the metal head with a three-stage jamming stamp and prevention of disconnection of the plastic rod under the action of longitudinal tensile loads.
Ступінчаста поверхня контакту сталевої головки та кінця полімерно-композиційного тіла штанги виконуються з метою, щоб при розтязі полімерного тіла штанги, запресованого у головці, задіяти не тільки зовнішні, а і проміжні і внутрішні волокна штанги і таким чином збільшити тягове зусилля насосної штанги. Перша ступінь із сторони дії осьового навантаження має бути довша за інші. Кінець останньої ступені роблять конічним на певну довжину, щоб при обтисканні сталевої головки і полімерно-композиційної штанги зняти контактні напруження.The stepped surface of the contact between the steel head and the end of the polymer-composite body of the rod is made in order that when the polymer body of the rod pressed into the head is stretched, not only the external, but also the intermediate and internal fibers of the rod are involved and thus increase the pulling force of the pump rod. The first step on the side of the axial load should be longer than the others. The end of the last step is made conical for a certain length, so that when crimping the steel head and the polymer-composite rod, contact stresses are removed.
На фіг.1 - представлено кінець полімерно-композиційної штанги;Figure 1 shows the end of a polymer-composite rod;
На фіг.2 - з'єднання сталевої головки з полімерно-композиційним тілом насосної штанги.Fig. 2 shows the connection of the steel head with the polymer-composite body of the pump rod.
З'єднання складається з полімерно-композиційного тіла штанги 1 і сталевої головки 2. На кінцях полімерно- композиційного тіла штанги 1 виточена ступінчаста циліндрична поверхня З із зовнішніми діаметрами ад, а, д».The joint consists of a polymer-composite body of the rod 1 and a steel head 2. At the ends of the polymer-composite body of the rod 1, a stepped cylindrical surface З with outer diameters ад, а, д» is turned.
Перша ступінь із сторони дії осьового навантаження діаметром й довша за інші а, д». Кінець 4 полімерно- композиційного тіла штанги розпушений на довжину Ї. На внутрішній циліндричній поверхні гнізда сталевої головки 2 виконані ступені 5 такого ж профілю, як кінці полімерно-композиційного тіла штанги, металева вставка 8 має торець у формі направляючого конуса 7 із кутом конусності 100...120"7.The first stage from the side of the action of the axial load has a diameter and is longer than the others a, d". The end 4 of the polymer-composite rod body is flared to the length Y. On the inner cylindrical surface of the socket of the steel head 2, there are steps 5 of the same profile as the ends of the polymer-composite rod body, the metal insert 8 has an end in the form of a guide cone 7 with a taper angle of 100. ..120"7.
Кільцеву виточку 6 виконують на останньому ступені отвору сталевої головки для заповнення клеєм і розміщенням у ній розпушеного кінця полімерно-композиційного тіла штанги 1. При цьому довжина виточки Із має бути на 5...7 мм менша ніж довжина і циліндричної поверхні вставки 8. Це забезпечує проходження вставки 8 в отвір без заклинювання під час операції складання. Посадка вставки 8 і отвору має бути с зазором, для вільного переміщення вставки до упора.The annular turn 6 is performed on the last stage of the hole of the steel head for filling with glue and placing the loose end of the polymer-composite body of the rod 1 in it. At the same time, the length of the turn Iz should be 5...7 mm less than the length of the cylindrical surface of the insert 8. This ensures the passage of the insert 8 in the hole without jamming during the assembly operation. The fit of the insert 8 and the hole should be with a gap, for free movement of the insert up to the stop.
При складанні головки із стрижнем окремі волокна штанги, просочені клеєм, входять у виточку б за допомогою направляючого конуса 7, що сприяє заклинюванню кінця тіла штанги в простір виточки гнізда при дії на нього розтягуючих навантажень. Для зміцнення з'єднання використовують епоксидний клей не тільки у місці кільцевої виточки 6, а і по усій поверхні контакту сталевої головки і тіла штанги. Поки клей не застиг головка зі стрижнем обтискається триступеневим штампом у декількох місцях у радіальному напрямку.When assembling the head with the rod, individual fibers of the rod, impregnated with glue, enter the bend b with the help of a guide cone 7, which contributes to the jamming of the end of the rod body in the space of the socket bend under the action of tensile loads on it. To strengthen the connection, epoxy glue is used not only in the place of the ring bend 6, but also over the entire contact surface of the steel head and the rod body. Until the glue hardens, the head with the rod is crimped with a three-stage stamp in several places in the radial direction.
При проведенні заміни спрацьованих сталевих головок зовнішню частину сталевої головки попередньо нагрівають струмом високої частоти. При цьому епоксидний клей пом'якшується, що полегшує витягування полімерно-композиційного тіла штанги зі сталевої головки. 4 3When replacing the worn steel heads, the outer part of the steel head is pre-heated with a high-frequency current. At the same time, the epoxy glue softens, which makes it easier to pull the polymer-composite body of the rod from the steel head. 4 3
Ка Ко р я я є т- | Ку й 4 ц чо, ке у й ! ЯKa Ko r I am t- | Ku y 4 ts cho, ke y y ! I
Іі ши нн дуття Що т К І р пе шк І І ДН Я їй - ! і; іоIi shin nn blow What t K I r pe shk I I DN I her - ! and; io
Фіг. 1 їх її «В 0 тт ВВ шаFig. 1 their her "In 0 tt VV sha
І ПЛAnd PL
Фіг. 7Fig. 7
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA200510089A UA82689C2 (en) | 2005-10-26 | 2005-10-26 | Method for connection of steel head with polymer-composite body of pump rod |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA200510089A UA82689C2 (en) | 2005-10-26 | 2005-10-26 | Method for connection of steel head with polymer-composite body of pump rod |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA82689C2 true UA82689C2 (en) | 2008-05-12 |
Family
ID=39819131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAA200510089A UA82689C2 (en) | 2005-10-26 | 2005-10-26 | Method for connection of steel head with polymer-composite body of pump rod |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA82689C2 (en) |
-
2005
- 2005-10-26 UA UAA200510089A patent/UA82689C2/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101194126B (en) | Floating wedge thread for tubular connection member and method for forming tubular connection member | |
JP4234100B2 (en) | Reinforced tubular joints for improving hermeticity after plastic expansion | |
US3425719A (en) | Tube coupling | |
US20050099004A1 (en) | Coupling for composite pipe | |
CN107044572A (en) | A kind of effective precompressed of ocean composite and flexible is from tight coupling | |
EP3095954B1 (en) | Drill rod or adaptor with strengthened spigot coupling | |
AU2019274793B2 (en) | Tubular threaded connection | |
JP6204467B2 (en) | Compound pipe | |
US20110215569A1 (en) | Connection between a drill pipe and a connector | |
KR20100003280A (en) | Threaded pipe connection | |
US20210247004A1 (en) | Tubular threaded connection | |
NO335695B1 (en) | Composite tube assembly and method for making a composite tube assembly | |
RU2714405C2 (en) | Threaded connecting end for component of drill string | |
US20160102694A1 (en) | Sucker rod and end fitting with compression preset | |
CA3082776A1 (en) | Threaded joint for oilfield pipes | |
UA82689C2 (en) | Method for connection of steel head with polymer-composite body of pump rod | |
AU2019274791B2 (en) | Threaded tubular connection for casing | |
CN105378359B (en) | Threaded connection for constructing boreholes and for operating hydrocarbon wells, and method for constructing such a threaded connection | |
JP5740629B2 (en) | Rebar mechanical joints | |
RU2232865C2 (en) | Pumping bar | |
WO2013101852A1 (en) | High torque threaded pipe connection | |
CN220977978U (en) | Seamless connecting piece | |
KR930000500B1 (en) | Oilwell tubing connection | |
CN117211268A (en) | Seamless connecting piece | |
RU2437021C2 (en) | Threaded pipe connection |